一種并聯(lián)mzi結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信器件的測(cè)試技術(shù)，具體涉及一種并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)的測(cè)量方法，特別 是涉及一種并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比的測(cè)量方法，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)結(jié)構(gòu)將輸入光分成兩路，兩路光經(jīng)一段距離的傳輸之后 合波，發(fā)生干涉。通過(guò)外加電場(chǎng)來(lái)改變MZI兩路傳輸光的相位差，可以改變輸出光的強(qiáng)度，這 一特性使得MZI結(jié)構(gòu)在電光調(diào)制器件領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于電光材料制作的單MZI結(jié) 構(gòu)，給其中一臂加偏壓，由于電光效應(yīng)，兩臂傳輸光的相位差發(fā)生改變，在輸出端產(chǎn)生干涉 相長(zhǎng)和干涉相消，形成光的強(qiáng)度調(diào)制。MZI兩臂發(fā)生干涉相長(zhǎng)時(shí)外加電壓為V〇 n，發(fā)生干涉相 消電壓為Vrf f，Vc^P Vrf f為單個(gè)MZ I電光調(diào)制器的開關(guān)電壓，開、關(guān)電壓下對(duì)應(yīng)的MZ I輸出光功 率(單位:dBm)之差，被定義為為MZI的消光比（extinction ratio,簡(jiǎn)稱ER)。
[0003] 從開關(guān)電壓和消光比的定義來(lái)看，單個(gè)MZI電光調(diào)制器的開關(guān)電壓和消光比很容 易測(cè)量。在光通信領(lǐng)域的正交相位電光調(diào)制中，雙MZI并聯(lián)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比單MZI結(jié)構(gòu)應(yīng)用更 為普遍。然而，在并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)中，由于兩個(gè)子MZI之間的初始相位是隨機(jī)的，二者之間光場(chǎng) 的相互作用也會(huì)影響母MZI的輸出功率，所以并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)的開關(guān)電壓和消光比測(cè)量起來(lái)往 往比較復(fù)雜。
[0004] 特別是由并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)IQ電光調(diào)制器的光學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)，子MZI由于鑲嵌在母 MZI內(nèi)，導(dǎo)致組成母MZI的各個(gè)子MZI的消光比更加難以測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比的測(cè)量方法，其方法簡(jiǎn)單易行， 利于大批量的測(cè)試，可快速測(cè)試并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比的測(cè)量方法，應(yīng)用于兩個(gè)子MZI并聯(lián)而成的母 MZI結(jié)構(gòu)中，第一子MZI、第二子MZI、母MZI的光路上分別制作有相對(duì)應(yīng)的第一調(diào)相電極，第 二調(diào)相電極、第三調(diào)相電極;給第三調(diào)相電極加上動(dòng)態(tài)相移電壓Ve后（0° < Θ < 90°)，母MZI 的總輸出光功率隨著單個(gè)子ΜΖ的輸出光功率增加而增加或者減小而減小;先后改變第一調(diào) 相電極、第二調(diào)相電極電壓來(lái)改變第一子MZ I、第二子MZ I的輸出光強(qiáng)度，分別監(jiān)控母MZ I的 輸出功率，獲得第一子ΜΖΙ的開關(guān)電壓Vl-M^Vliff以及第二子ΜΖΙ的開關(guān)電壓V2-〇n和V2-〇ff ;通 過(guò)分別選通和關(guān)斷第一子MZI、第二子MZI且保證第一子MZI和第二子MZI實(shí)時(shí)正交，監(jiān)控母 MZI輸出端的光功率，得到的第一子MZI和第二子MZI的消光比。
[0008] 獲得第一子MZI的開關(guān)電壓Vl-〇n、Vl-Off以及第二子MZI的開關(guān)電壓V2-on和V2-off后， 通過(guò)將兩個(gè)子MZI調(diào)到"開"態(tài)，調(diào)節(jié)母MZI的調(diào)相電極，獲得母MZI的消光比。
[0009] 所述獲得第一子MZI的開關(guān)電壓Vl -on、Vl -Off以及第二子MZI的開關(guān)電壓V2 -on和 Vhff;包括如下步驟:步驟1、第一調(diào)相電極、第二調(diào)相電極初始電壓均為0V，保持當(dāng)前第一 調(diào)相電極、第二調(diào)相電極電壓不變，調(diào)節(jié)第三調(diào)相電極的電壓v3進(jìn)行相位移動(dòng)，監(jiān)控母MZI 的輸出光功率P直至功率P先后出現(xiàn)最大值、最小值，由P_V3曲線確定功率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的電 壓V m a x，功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓V m i n ;計(jì)算獲得第三調(diào)相電極相移電壓
0° < Θ < 90° )，并將該電壓加載在第三調(diào)相電極上；步驟 2、保持第二調(diào)相電極4電壓為0V，第一調(diào)相電極加步進(jìn)式電壓Vi，電壓每增加一個(gè)步長(zhǎng)，重 復(fù)步驟1，在第三調(diào)相電極上加載按照步驟1獲得的動(dòng)態(tài)相移電壓Ve，然后記錄對(duì)應(yīng)的母MZI 的輸出功率Ρ;直到第一調(diào)相電極電壓增加到上限值，獲得P-Vi曲線，確定最大、最小功率值 對(duì)應(yīng)的h值分別SVi-c^PVi-。出步驟3、保持第一調(diào)相電極電壓為0V，第二調(diào)相電極加步進(jìn) 式電壓V 2,電壓每增加一個(gè)步長(zhǎng)，重復(fù)步驟1，在第三調(diào)相電極上加載按照步驟1獲得的動(dòng)態(tài) 相移電壓Ve，然后記錄對(duì)應(yīng)的母MZI的輸出功率P;直到第二調(diào)相電極電壓增加到上限值，獲 得P_V 2曲線，確定最大、最小功率值對(duì)應(yīng)的V2值分別為Vhr^PVhff ;
[0010] 包括如下步驟:進(jìn)一步包括步驟4、給第一子MZI加上電SVi-cm、第二子MZI加上電 壓ν 2-〇? f，第三調(diào)相電極上加載按照步驟1獲得的相移電壓V，獲得母MZI輸出光功率Pi;給第 一子MZI加上電第二子MZI加上電壓ν 2-〇??，第三調(diào)相電極上加載按照步驟1獲得的 相移電壓V，獲得母ΜΖI輸出光功率Ρ2，獲得第一子ΜΖΙ的消光比戈
- 〇
[0011] 進(jìn)一步包括步驟5、給第二子ΜΖΙ加上電壓V2-cm，第一子ΜΖΙ加上電SVhff，第三調(diào) 相電極上加載按照步驟1獲得的相移電壓V，獲得母MZI輸出光功率P 3;給第二子MZI加上電 壓Vhff，第一子MZI加上電第三調(diào)相電極上加載按照步驟1獲得的相移電壓V，獲得 母MZ I輸出光功率P4，獲得第二子MZI的消光比為
[0012] 進(jìn)一步包括步驟6、將第一子MZI、第二子MZI調(diào)相電極上分別加電，調(diào) 節(jié)第三調(diào)相電極上電壓使得母MZI輸出功率達(dá)到最大點(diǎn)P max、最小點(diǎn)Pmin，獲得母MZI的消光 比為
[0013]所述第三調(diào)相電極的相位移動(dòng)范圍為0~90°。
[0014]所述第三調(diào)相電極的相位移動(dòng)為90°。
[0015]本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1)按照常規(guī)的測(cè)試方法，只能針對(duì)單個(gè)分立的MZI來(lái)測(cè)試其開關(guān)電壓和消光比，本 發(fā)明提供了一種在并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)中測(cè)量單個(gè)MZI開關(guān)電壓和消光比的方法；同時(shí)也給出測(cè)量 獲得并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)最佳消光比的方法；
[0017] 2)本發(fā)明測(cè)量方法可以通過(guò)編程來(lái)提高效率，適用于生產(chǎn)中的大批量測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)及組成部分示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明由P-V3曲線得出90°相移電壓Vv2的方法；
[0020] 圖3是本發(fā)明由P-W曲線得出開關(guān)電壓的方法；
[0021] 圖4是本發(fā)明掃描調(diào)相電壓V3得出90°相移電壓Vv2的測(cè)試框圖示意圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明測(cè)量子MZI的開關(guān)電壓的測(cè)試框圖示意圖；
[0023] 其中：
[0024] 1:光輸入端；
[0025] 2:第一子 MZI;
[0026] 3:第二子 MZI;
[0027] 4:第二調(diào)相電極，加載電壓為V2;
[0028] 5:第一調(diào)相電極，加載電壓為V1;
[0029] 6:第三調(diào)相電極，加載電壓為V3;
[0030] 7:母MZI;
[0031] 8:光輸出端；
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)發(fā)明中的并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)開關(guān)電壓和消光比的測(cè)量方法做 出詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]圖1是并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)和組成部分示意圖，本發(fā)明所提供的并聯(lián)MZI由兩個(gè)子MZI(第 一子MZI 2、第二子MZI 3)并聯(lián)而成一個(gè)母MZI 7,第一子MZI 2、第二子MZI 3和母MZI 7的 光路上分別制作有第一調(diào)相電極5,第二調(diào)相電極4和第三調(diào)相電極6。光從光輸入端1輸入， 分兩路進(jìn)入兩個(gè)子MZI 2和3,第一子MZI 2對(duì)應(yīng)的第一調(diào)相電極5加電調(diào)節(jié)第一子MZI 2的 光強(qiáng)和相位，第二子MZI 3對(duì)應(yīng)的第二調(diào)相電極4加電調(diào)節(jié)第二子MZI 3的光強(qiáng)和相位，光波 通過(guò)第一和第二子MZI 2、3后，再由母MZI 7上對(duì)應(yīng)的第三調(diào)相電極6調(diào)節(jié)兩路子MZI 2和3 的相位差，在輸出端發(fā)生二次干涉合波，合波光由光輸出端8輸出。當(dāng)給第三調(diào)相電極6加上 動(dòng)態(tài)的θ(〇° < Θ < 90°)相移電壓時(shí)，改變第一調(diào)相電壓5來(lái)改變第一子MZI 2的輸出光強(qiáng)度， 母ΜΖΙ 7輸出端輸出的光強(qiáng)度將隨著第一子ΜΖΙ 2的輸出光強(qiáng)的變大而變大，減小而減小 (即二者變化方向相同）。通過(guò)監(jiān)控母ΜΖΙ 7的輸出功率，可以很容易得到第一子ΜΖΙ 2的開 關(guān)電壓Vl-οη和Vl-〇f f。同樣的方法，可以測(cè)得第二子ΜΖI 3的開關(guān)電壓V2-〇n和V2-〇f f。通過(guò)"開" "關(guān)"兩個(gè)子MZI 2和3且保證兩個(gè)子MZI 2和3實(shí)時(shí)正交，監(jiān)控母MZI 7輸出端的光功率，可以 計(jì)算出兩個(gè)子MZI 2和3的消光比；將兩個(gè)子MZI 2和3調(diào)到"開"態(tài)，調(diào)節(jié)母MZI 7的調(diào)相電 極，可以測(cè)得母MZI 7的消光比。
[0034]圖2給出了第三調(diào)相電極6加動(dòng)態(tài)的90°(θ = 90°)電壓V3的方法：掃描出P-V3曲線 后，先后得到最大功率值Pmax和最小功率值Pmin(對(duì)應(yīng)電壓VmajPVmin)，兩個(gè)功率值的平均值 PV2對(duì)應(yīng)的電壓，為此時(shí)第三調(diào)相電極6的90°電壓νπ/2，圖3給出了通過(guò)Ρ- V:曲線得出Vhff的方法:掃描出P-Vi曲線后，功率最大值最小值Poff對(duì)應(yīng)的電壓 SUPVp過(guò)；圖4是掃描調(diào)相電壓V3得出90°相移電壓試程序框圖；圖5是測(cè)量子 MZI的開關(guān)電壓的測(cè)試框圖。
[0035]上述測(cè)試過(guò)程可由計(jì)算機(jī)程序來(lái)自動(dòng)測(cè)試完成，從而提高測(cè)試效率和測(cè)試結(jié)果的 準(zhǔn)確性和一致性。本發(fā)明方法以一個(gè)實(shí)施例來(lái)描述，具體操作步驟如下：
[0036] 步驟1、第三調(diào)相電極6相移電壓Vv2的測(cè)量：
[0037]保持第一調(diào)相電極5和第二調(diào)相電極4的電壓不變，從0V開始，步長(zhǎng)0.05V逐步增加 第三調(diào)相電極6的電壓V3，記錄光輸出端8對(duì)應(yīng)輸出的光功率P。輸出光功率P的變化規(guī)律理 論上符合正余弦函數(shù)變化，當(dāng)P出現(xiàn)最大值和最小值后，停止掃描V3，用記錄的數(shù)據(jù)繪制P-V3 函數(shù)曲線，P_V3曲線是由MZI的相位調(diào)節(jié)引起的，具有余弦變化規(guī)律，可以通過(guò)該變化規(guī)律， 如圖2中所示，找出功率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓V max，功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓Vmin，則第三調(diào)相電
極6相移電壓 將實(shí)時(shí)測(cè)得的VV2加載在第三調(diào)相電極6上。如圖2所示給出了 〇 由P-V3曲線得出90°相移電壓VV2的方法。
[0038] 圖4是本發(fā)明掃描調(diào)相電壓V3得出90°相移電壓Vv2的測(cè)試框圖示意圖；其過(guò)程具 體如下:初始化參數(shù):η為掃描計(jì)數(shù)基數(shù)，V3[n]為第η個(gè)掃描點(diǎn)的V 3電壓，V3[0]=0表示掃描 電壓從0V開始，AV為電壓掃描的步長(zhǎng)，N為掃描的點(diǎn)數(shù)，由